成膜装置及び成膜方法
【課題】低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成し、硬化させることができる成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜装置１は、チャンバ１０と、ステージ１５と、ガス供給部１３と、照射源１４とを具備する。ステージ１５は、チャンバ１０の内部に配置され、基板Ｗを支持するための支持面１５１ａを有する。ガス供給部１３は、チャンバ１０の内部に配置され、支持面１５１ａに向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。照射源１４は、チャンバ１０の内部に支持面１５１ａに対向して配置され、エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を支持面１５１ａに向けて照射する。
【解決手段】成膜装置１は、チャンバ１０と、ステージ１５と、ガス供給部１３と、照射源１４とを具備する。ステージ１５は、チャンバ１０の内部に配置され、基板Ｗを支持するための支持面１５１ａを有する。ガス供給部１３は、チャンバ１０の内部に配置され、支持面１５１ａに向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。照射源１４は、チャンバ１０の内部に支持面１５１ａに対向して配置され、エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を支持面１５１ａに向けて照射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、硬化させるための成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化樹脂等のエネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層を基板上に形成する際、典型的には、以下の２工程が行われる。すなわち、例えば当該樹脂を含む原料ガスを基板上に供給すること等によって基板上に樹脂を塗布する工程と、樹脂層に紫外線等を照射し、樹脂層を硬化させる工程とである。特許文献１には、インライン式、クラスタ式またはこれらを複合させた構成の成膜装置を用いて、上述の工程をそれぞれ別のチャンバで行う方法が記載されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５３８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の工程をそれぞれ別のチャンバで行う方法を採用する場合、チャンバを複数用意し、さらにチャンバ間で基板を搬送するための搬送機構等も必要となる。このことから、費用面での負担が大きく、かつ装置の大型化によって設置場所が限られるという問題があった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成し、硬化させることができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、チャンバと、ステージと、ガス供給部と、照射源とを具備する。
上記ステージは、上記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有する。
上記ガス供給部は、上記チャンバの内部に配置され、上記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。
上記照射源は、上記チャンバの内部に上記支持面に対向して配置され、上記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を上記支持面に向けて照射する。
【０００７】
本発明の一形態に係る成膜方法は、チャンバ内に被処理基板を配置することを含む。
上記チャンバ内に配置されたガス供給部から、上記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、上記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層が形成される。
上記チャンバ内に、上記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、上記エネルギ線硬化樹脂層が硬化される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガス供給部の構成を示す図であり、図１の［Ａ］−［Ａ］方向における概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の第１の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の第２の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の第３の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る発光素子の構造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の変形例に係る成膜装置の要部を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の変形例に係る成膜装置の要部を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の他の変形例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、チャンバと、ステージと、ガス供給部と、照射源とを具備する。
上記ステージは、上記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有する。
上記ガス供給部は、上記チャンバの内部に配置され、上記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。
上記照射源は、上記チャンバの内部に上記支持面に対向して配置され、上記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を上記支持面に向けて照射する。
【００１０】
上記成膜装置では、複数チャンバ及び基板搬送機構等を必要とせずに、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成することが可能となる。
【００１１】
上記チャンバは、上記ステージが配置される第１の領域と、上記照射源が配置される第２の領域とを区画する隔壁を有する。上記隔壁は、上記エネルギ線を透過させることが可能な透過部を含み、上記ガス供給部は、上記第１の領域に配置される。
上記隔壁によって、ガス供給部が配置された第１の領域と照射源が配置された第２の領域との雰囲気を遮断することが可能となる。また、第２の領域に配置された照射源から照射されたエネルギ線が、第１の領域へ透過し、第１の領域内に配置された被処理基板上のエネルギ線硬化樹脂を硬化させることが可能となる。
【００１２】
例えば、上記第１の領域を真空雰囲気とすることが可能な真空排気系をさらに具備してもよい。
このような構成によって、例えば第１の領域を真空雰囲気として原料ガスを被処理基板上に供給する際にも、第２の領域の雰囲気は限定されず、例えば大気雰囲気とすることも可能である。
【００１３】
上記ガス供給部は、上記支持面に対向して配置され、上記支持面上に向けて上記原料ガスを吐出する配管を含んでもよい。
これにより、照射源から照射されるエネルギ線を遮蔽することなく、支持面上の被処理基板に到達させることが可能となる。
【００１４】
例えば、上記配管は、間隔をあけて配置された複数の分岐配管部を含んでもよい。
このような構成によって、分岐配管部間からエネルギ線を通過させることができる。したがって、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１５】
また、上記配管は、上記支持面と上記照射源との間に配置され上記照射源に対向するように形成されるガス供給孔を有し、上記原料ガスを上記ガス供給孔から噴出させることで上記支持面上に放射状に供給することが可能であってもよい。
上記の構成によって、少数の配管を用いて被処理基板の全面に上記原料ガスを供給することが可能となる。このことから、エネルギ線が遮蔽される領域を非常に少なくすることができ、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１６】
上記ガス供給部は、上記配管を加熱するための加熱機構をさらに有してもよい。
これにより、ガス供給部の内面及び周囲に上記樹脂が付着することを防ぎ、生産性を高めることが可能となる。
【００１７】
上記ガス供給部は、上記隔壁の内部に形成され上記原料ガスを収容することが可能な空間部と、上記空間部と上記隔壁の外部とを連通させ、上記支持面上に向けて上記原料ガスを供給することが可能な複数の第１のガス供給孔を有してもよい。
上記透過部を有する隔壁内に、空間部と第１のガス供給孔とを有するガス供給部を形成することによって、ガス供給部自体にエネルギ線透過性を持たせることが可能である。このような構成によって、エネルギ線が遮蔽される領域をより減少させ、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１８】
上記ガス供給部は、配管をさらに有してもよい。上記配管は、上記原料ガスを吐出することが可能な単数または複数の第２のガス供給孔を有し、上記空間部に配置され、上記第２のガス供給孔から上記空間部に上記原料ガスを導入することが可能であってもよい。
例えば、上記配管は、上記複数の第２のガス供給孔を有し、上記空間部に間隔をあけて配置される分岐配管部を有してもよい。
【００１９】
空間部に上記配管を配置し、第２のガス供給孔から空間部へ原料ガスを導入することによって、空間部へより均一に、効率よく原料ガスを導入することが可能となる。したがって、複数の第１のガス供給孔から、基板上へより均一に原料ガスを供給することが可能となる。
【００２０】
さらに上記隔壁は、上記空間部と上記複数の第１のガス供給孔とを加熱するための加熱部をさらに有してもよい。
このような構成によって、空間部と第１のガス供給孔との内面及び周囲で凝縮し、硬化した樹脂によるチャンバ内の汚染を防ぎ、生産性を高めることが可能となる。
【００２１】
例えば、上記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂であってもよい。
このような紫外線硬化樹脂からなる層は、例えば有機ＥＬ素子等の保護膜（バリア層）の一部として用いることが可能である。具体的には、上記樹脂層は、窒化ケイ素等からなる無機層と交互に発光層上に積層されて保護膜を構成することができる。上記樹脂層を含む保護膜は、発光層への水分、酸素等の侵入を抑制することで発光層の劣化を抑制できる。また、上記樹脂層は、例えば光学素子における低屈折率膜、接着層等としても用いることができる。
【００２２】
上記成膜装置は、上記チャンバ内の周縁を囲むように配置された、上記照射源から照射される上記エネルギ線を上記支持面上へ反射させるための反射部をさらに有してもよい。
上記反射部によって、チャンバ内の側壁へ向かうようなエネルギ線を反射させ、効率よく上記支持面上の被処理基板へエネルギ線を照射させることが可能となる。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る成膜方法は、チャンバ内に被処理基板を配置することを含む。
上記チャンバ内に配置されたガス供給部から、上記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、上記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層が形成される。
上記チャンバ内に、上記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、上記エネルギ線硬化樹脂層が硬化される。
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
［成膜装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。図２は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略図であり、図１の［Ａ］−［Ａ］方向における断面図である。図３は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。本実施形態において、上記成膜装置は、基板上に、エネルギ線硬化樹脂である紫外線硬化樹脂からなる層を形成するための成膜装置として構成されている。なお、図においてＸ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する方向を示し、以下の実施形態において水平方向を示す。Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向を示し、以下の実施形態において鉛直方向（重力方向）を示す。
【００２６】
成膜装置１は、チャンバ１０と、ステージ１５と、ガス供給部１３と、紫外線光源（照射源）１４と、ガス供給ライン１００とを有する。チャンバ１０は、第１のチャンバ本体１１と第２のチャンバ本体１２とを有する。ステージ１５は、第１の領域Ｓ１に設置され、基板（被処理基板）Ｗが配置される支持面１５１ａを有する。本実施形態において、第１のチャンバ１１本体の内部と第２のチャンバ本体１２の内部とは、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を有する隔壁１６で区画されており、第１のチャンバ１１本体の内部は第１の領域Ｓ１を、第２のチャンバ本体１２の内部は第２の領域Ｓ２をそれぞれ構成する。
【００２７】
第１の領域Ｓ１は真空排気系１９によって所定の真空度に調圧されることが可能に構成される。この際の真空度は特に制限されないが、一般に、１０−３〜５００Ｐａが採用される。第１の領域Ｓ１には、ガス供給部１３が配置される。ガス供給部１３は、チャンバ１０の外部に設置され紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成するガス供給ライン１００に接続されており、原料ガスを基板Ｗ上に供給するために用いられる。
【００２８】
第２の領域Ｓ２には、支持面１５１ａに対向するように紫外線光源１４が配置され、第２の領域Ｓ２は大気雰囲気に維持されている。紫外線光源１４は、紫外線ＵＶを基板Ｗ上へ照射し、基板Ｗ上に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるために用いられる。
【００２９】
ステージ１５は、図示しないシール機構等を介して第１のチャンバ本体１１に取り付けられており、基板Ｗを配置するための基板支持台１５１を有する。基板支持台１５１は、第１の領域Ｓ１の略中央に配置され、基板Ｗが載置される支持面１５１ａを有する。支持面１５１ａはＺ軸方向に直交するＸＹ平面で構成され、形状は特に限られないが、本実施形態では矩形状に構成される。基板支持台１５１は、基板Ｗを所定温度に冷却するための図示しない冷却機構を内蔵してもよい。これにより原料ガス中の紫外線硬化樹脂が基板Ｗ上で冷却されて凝縮し、紫外線硬化樹脂層を形成することが可能となる。ステージ１５は、図示しない駆動機構によって、基板支持台１５１をＺ軸方向に昇降させることが可能に構成されることもできる。また、ステージ１５は、支持面１５１ａをＸＹ平面内において回転させる回転機構を備えてもよい。
【００３０】
ガス供給部１３は、複数の分岐配管部１３２と共通配管部１３３とを有する配管１３１と、配管１３１を加熱可能な加熱機構１３５とを有する。複数の分岐配管部１３２は基板Ｗと対向してＸ軸方向に延在し、Ｙ軸方向にほぼ等間隔に配列しており、それぞれが共通配管部１３３に接続されている。複数の分岐配管部１３２の本数は特に限られず、それぞれの分岐配管部１３２間の間隔は、本実施形態において例えば約１０ｃｍに構成されている。配管１３１の外径及び厚み等は特に限定されない。なお、分岐配管部１３２の配置は特に限られず、例えば複数の分岐配管部１３２をそれぞれ異なる間隔で配列させることも可能である。
【００３１】
分岐配管部１３２は、支持面１５１ａ上の基板Ｗと対向する側（鉛直下向き側）に、Ｘ軸方向にほぼ等間隔で形成された複数のガス供給孔１３４をそれぞれ有する。ガス供給孔１３４は、本実施形態において配管１３１の径方向に形成される。また、ガス供給孔１３４は上述の配置に限られず、例えば、紫外線光源１４と対向する側（鉛直上向き側）に配置されることも可能である。
【００３２】
共通配管部１３３は、チャンバ１０外に配置され紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成するガス供給ライン１００に接続されている。すなわち、ガス供給ライン１００で生成された原料ガスは、共通配管部１３３を介して分岐配管部１３２に供給され、ガス供給孔１３４から基板Ｗ上に向けて吐出される。
【００３３】
配管１３１は、加熱機構１３５によって所定温度で加熱されることが可能に構成されている。加熱機構１３５は、配管１３１の内面及び周囲で紫外線硬化樹脂が冷却され、付着することを防ぐために設けられる。本実施形態において、加熱機構１３５は、配管１３１の周囲に巻回された抵抗加熱線を含むヒータ線からなる。加熱機構１３５はさらに、ヒータ線と接続され加熱温度を制御する制御部を有する構成とすることも可能である。
【００３４】
紫外線光源１４は、本実施形態では、基板Ｗと対向するように第２の領域Ｓ２に配置され、Ｙ軸方向に延在する２本の紫外線光源からなる。また紫外線光源１４としては、典型的には紫外線ランプ等が用いられる。紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶは、図１に示すように、隔壁１６の透過部１６１を透過し、さらに複数の分岐配管部１３２間を通過することで、基板Ｗ上に到達し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。
【００３５】
反射板（反射部）１７は、本実施形態において、第２の領域Ｓ２の周縁に配置される。反射板１７は、紫外線光源１４から照射される紫外線ＵＶのうち、第２のチャンバ本体１２の側壁へ向かう紫外線ＵＶを反射させることによって、紫外線ＵＶを支持面１５１ａ上の基板Ｗへ集光させるために用いられる。反射板１７の配置及び形状は特に限られないが、本実施形態において、円錐台面で構成され、第２のチャンバ本体１２の内側周縁を一周囲むように構成される。また、反射板１７を構成する材料は紫外線ＵＶを反射可能な材料であれば特に制限されず、典型的には銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及びこれらを含む材料が用いられる。
【００３６】
隔壁１６は、第１のチャンバ本体１１の端部と第２のチャンバ本体１２の端部とに接続され、チャンバ１０の内部を区画し、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を含む板状構造を有する。隔壁１６は、紫外線ＵＶを透過する透過部１６１を有する。透過部１６１は、隔壁１６の全体であっても、一部であっても可能であるが、本実施形態では、４箇所に設けられた矩形状の窓部で構成される。また透過部１６１を構成する材料は、紫外線ＵＶを透過する材料であれば特に限られず、例えば石英ガラスが採用される。
【００３７】
このような隔壁１６によって、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２との雰囲気を遮断しつつ、紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶの透過が可能とされる。
【００３８】
本実施形態において用いる紫外線硬化樹脂材料は、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。また、上記樹脂には重合開始剤等を添加して用いることも可能である。このような樹脂を含む原料ガスは、チャンバ１０の外部に設置されるガス供給ライン１００によって生成される。ガス供給ライン１００はガス供給部１３の共通配管部１３３に接続され、チャンバ１０内へ上記樹脂を含む原料ガスが供給される。
【００３９】
ガス供給ライン１００は、樹脂材料供給ライン１１０と、気化器１２０と、配管１３０とを有する。
【００４０】
樹脂材料供給ライン１１０は、液状の樹脂材料が充填されたタンク１１１と、タンク１１１から樹脂材料を気化器１２０へ運搬する配管１１２とで構成される。タンク１１１から気化器１２０へ樹脂材料を運搬する方法として、例えば不活性ガスからなるキャリアガスを用いる方法が挙げられる。また、配管１１２には、バルブＶ１や、図示しない液体流量制御器等を取り付けることも可能である。
【００４１】
気化器１２０の内部には、配管１１２の一方の端部が配置されている。気化器１２０は、配管１１２から運搬された樹脂材料のミストを生成することで、原料ガスを生成する。ここでは、樹脂材料のミストの生成をすることを、樹脂材料を気化させるという意味で用いる。気化器１２０は、図示しない加熱機構によって加熱されることで、樹脂材料の気化した状態を維持することが可能に構成されている。
【００４２】
気化器１２０は、配管１３０に接続されている。気化器１２０で生成された原料ガスは、配管１３０を介してガス供給部１３の共通配管部１３３へ供給される。この際、配管１３０にバルブＶ２を取り付け、ガス供給部１３へのガスの流入を調節することも可能である。さらに図示しない流量制御器を取り付けることによって、ガス供給部１３へ流入するガスの流量を制御することも可能となる。なお、配管１３０も、図示しない加熱機構によって原料ガスの気化状態を維持することが可能な温度に加熱されている。
【００４３】
以上のような構成の成膜装置１を用いて、紫外線硬化樹脂層を基板Ｗ上に形成する。次に、紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００４４】
［紫外線硬化樹脂層の成膜方法］
成膜装置１を用いた成膜方法は、以下の２工程を有する。すなわち、ガス供給部１３から紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを基板Ｗ上に供給することによって、基板Ｗ上に紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、紫外線光源１４から紫外線ＵＶを照射することによって、紫外線硬化樹脂層を硬化させる工程とを有する。以下、それぞれを説明する。
【００４５】
（紫外線硬化樹脂層の形成工程）
まず、図１のように、基板Ｗを支持面１５１ａ上へ配置する。そして、第１の領域Ｓ１を真空排気系１９によって所定の真空度に調圧する。ここで、非成膜部分を遮蔽することが可能なマスク等が基板Ｗ上へ配置されてもよく、これにより紫外線硬化樹脂層のパターン形成を容易に行うことができる。
【００４６】
ガス供給ライン１００は、樹脂材料から原料ガスを生成し、ガス供給部１３を介して原料ガスをチャンバ１０内へ供給する。気化器１２０は、樹脂材料を気化させ、紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成する。生成された原料ガスは、配管１３０を介してガス供給部１３の共通配管部１３３へ供給される。共通配管部１３３から、それぞれの分岐配管部１３２へと原料ガスが流入し、ガス供給孔１３４より基板Ｗへ向かって原料ガスが吐出される。原料ガスが基板Ｗ上に到達すると、原料ガス中の樹脂が基板Ｗ上に凝縮し、紫外線硬化樹脂層を形成する。
【００４７】
本実施形態では、図３に示すように、支持面１５１ａ上のほぼ全面に分岐配管部１３２が配置されている。このため、複数のガス供給孔１３４も、支持面１５１ａ上のほぼ全面に配置されることとなる。このような構成のガス供給部１３によって、支持面１５１ａに配置された基板Ｗの面内へ均一に原料ガスを供給することが可能となる。
【００４８】
（紫外線硬化樹脂層の硬化工程）
次に、第１のチャンバ本体１１を所定の真空度に維持した状態で、紫外線光源１４から基板Ｗ上へ紫外線ＵＶを照射させ、紫外線硬化樹脂層を硬化させる。紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶは、隔壁１６の透過部１６１を透過する。透過部１６１を透過した紫外線ＵＶは、分岐配管部１３２間の間隙を介して基板Ｗ上に照射される。また、第２のチャンバ本体１２の側壁の方向へ照射された一部の紫外線ＵＶは、反射板１７で反射し、支持面１５１ａに配置された基板Ｗ上へ集光される。
【００４９】
本実施形態においては、ガス供給部１３が相互に間隔をあけて配列された複数の分岐配管部１３２で構成されているため、紫外線光源１４から照射される紫外線ＵＶを遮蔽することなく基板Ｗ上へ到達させることが可能となる。これにより紫外線硬化樹脂層を効率よく硬化させることができる。
【００５０】
以上のように本実施形態によれば、紫外線硬化樹脂層の形成工程と硬化工程とを同一のチャンバ１０内で行うことができ、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成することができる。
【００５１】
また、紫外線樹脂層の形成工程とその硬化工程との間で基板Ｗ及び成膜装置１の構成部材の配置を変更する必要がないことから、成膜装置１の構成を簡易なものとすることができ、この点からも低コストに装置を構成することが可能となる。
【００５２】
さらに本実施形態では、紫外線硬化樹脂層の形成工程の間、配管１３１が加熱機構１３５によって所定温度で加熱されている。このことによって、原料ガス中の樹脂が配管１３１の内面及び周囲に凝縮し、付着することを防ぐことができる。例えば、配管１３１の温度が紫外線硬化樹脂の気化した状態を維持できる温度より低い場合、樹脂がガス供給部１３の内面及び周囲に付着し、その後の紫外線照射によって当該樹脂が硬化してしまう可能性がある。硬化してしまった樹脂は、チャンバ内の汚染源（パーティクル等）となり、膜質の低下及びチャンバの洗浄頻度を高め、生産性を低下させる原因となり得る。本実施形態によれば、加熱機構１３５により配管１３１を加熱することによって、配管１３１の内面及び表面における紫外線硬化樹脂の気化状態を保持して付着を防ぎ、パーティクル等を抑制し、生産性を高めることが可能となる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
図４及び図５は本発明の第２の実施形態を示す図である。図４は、本実施形態に係る成膜装置のガス供給部の構成を示す概略側面図である。図５は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。なお、図において第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５４】
本実施形態に係る成膜装置２は、第１の実施形態と異なる構成のガス供給部２３及び配管２３０を有し、その他は第１の実施形態と同様の構成を有する。ガス供給部２３は、本実施形態において配管２３０を含み、配管２３０は、紫外線光源１４に対向するように形成された１個のガス供給孔２３３を有する。ガス供給孔２３３から紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを鉛直方向（Ｚ軸方向）上方へ噴出させることで、基板Ｗ上に放射状に原料ガスを供給することが可能となる。
【００５５】
配管２３０は、第１の配管部２３１と、第２の配管部２３２とから構成される。第１の配管部２３１は、Ｘ軸方向と平行な軸方向を有し、端部がガス供給ライン１００の配管１３０に接続されている。第２の配管部２３２は、Ｚ軸方向と平行な軸方向を有し、端部にガス供給孔２３３が形成される。第１の配管部２３１と第２の配管部２３２とは、それぞれ１本の配管からなり、支持面１５１ａの略中心の鉛直方向（Ｚ軸方向）上方において、例えば直角に湾曲する継手等によって互いに連結されている。なお、第１の配管部２３１及び第２の配管部２３２の外径及び厚み等は特に限定されない。
【００５６】
ガス供給孔２３３は、本実施形態において、第２の配管部２３２の端部に鉛直方向上向きに開口している。すなわち、支持面１５１ａではなく、図示しない紫外線光源１４及び隔壁１６に対向して形成されている。
【００５７】
次に、本実施形態に係る成膜装置２を用いた紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００５８】
紫外線硬化樹脂層の形成工程については、まずガス供給ライン１００で生成された原料ガスが、ガス供給部２３の第１の配管部２３１へ所定の流量で流入する。このとき、第１の領域Ｓ１は所定の真空度に調圧されており、基板Ｗは支持面１５１ａに配置されている。
【００５９】
そして、紫外線硬化樹脂を含む原料ガスは、第２の配管部２３２を介してガス供給孔２３３から鉛直方向上方に噴出される。ここで、原料ガスは所定の圧力でガス供給孔２３３から噴出し、放射状に基板Ｗ上へ供給される。また、一部の原料ガスは、隔壁１６に当たって基板Ｗ上に落下する。このため、本実施形態では１個のガス供給孔２３３から、基板Ｗの全面へ原料ガスを供給することが可能となる。
【００６０】
次に、紫外線硬化樹脂層の硬化工程が行われる。紫外線光源１４から紫外線ＵＶが照射され、隔壁１６の透過部１６１を透過する点までは第１の実施形態と同様である。ここで、本実施形態では、ガス供給部２３の配管２３０は、第１の配管部２３１と第２の配管部２３２とからなる。このため、配管２３０による紫外線ＵＶの遮蔽作用はほとんど無視することができる。したがって、本実施形態の成膜装置２によって、紫外線ＵＶの照射を非常に効率よく、均一に行うことが可能となる。
【００６１】
以上のことから、本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６２】
なお、ガス供給部２３が、複数の配管２３０を含むことも勿論可能である。また、配管２３０の構成は、ガス供給孔２３３が紫外線光源１４等に対向するように形成され、原料ガスを支持面１５１ａ上に放射状に供給することが可能であれば上述の構成に限られない。例えば、第１の配管部２３１が配置される軸方向は特に限られず、第２の配管部２３２の軸方向もＺ軸方向と平行な方向に限られない。
【００６３】
＜第３の実施形態＞
図６〜図８は本発明の第３の実施形態に係る成膜装置のガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。第３の実施形態については、図６に示す第１の例、図７に示す第２の例、図８に示す第３の例を挙げて説明する。本実施形態に係る成膜装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、第１の実施形態と異なる隔壁３６と、ガス供給部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃとをそれぞれ有し、その他の部分は第１の実施形態と同様の構成を有する。なお、図６〜図８において第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６４】
（第１の例）
図６を参照し、まず第１の例に係る成膜装置３Ａの構成について説明する。成膜装置３Ａに係る隔壁３６は、全体としてガスヘッド状の構造を有する。隔壁３６の内部のほぼ全面には、ガス供給ライン１００の配管１３０と接続された空間部３３０が形成されている。また、隔壁３６には、空間部３３０と隔壁３６の外部とを連通させ、支持面１５１ａ上に向けて原料ガスを供給することが可能な複数のガス供給孔（第１のガス供給孔）３３１が形成されている。本実施形態において、ガス供給孔３３１と空間部３３０とがガス供給部３３Ａを構成する。
【００６５】
隔壁３６は、全体が透過部３６１を構成する。透過部３６１の材料としては、例えば紫外線透過性を有する石英ガラス等が採用される。隔壁３６は、さらにガス供給孔３３１及び空間部３３０を加熱するための加熱部３６２を有する。加熱部３６２は、本実施形態において、例えばカーボン等で形成された抵抗加熱線を隔壁３６の所定位置に埋め込むこと、あるいはスクリーン印刷法等で印刷すること等で形成される。加熱部３６２が形成される位置は、ガス供給孔３３１及び空間部３３０が加熱可能であれば特に限られず、加熱温度は、原料ガスの気化状態が維持できれば特に制限されない。
【００６６】
複数のガス供給孔３３１は、本実施形態において、Ｚ軸方向と平行な軸方向を有し、隔壁３６の支持面１５１ａと対向する面の全面にほぼ均一に配置される。このような構造を有するガス供給孔３３１によって、空間部３３０に貯留した原料ガスが、基板Ｗ上に均一に吐出される。
【００６７】
次に、本実施形態の第１の例に係る成膜装置３Ａを用いた紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００６８】
紫外線硬化樹脂層の形成工程については、まずガス供給ライン１００で生成された紫外線硬化樹脂を含む原料ガスが、配管１３０を介してガス供給部３３Ａの空間部３３０へ導入される。このとき、第１の領域Ｓ１は真空排気系１９によって所定の真空度に調圧されており、基板Ｗは支持面１５１ａに配置されている。
【００６９】
そして、空間部３３０に収容された原料ガスは、ガス供給孔３３１を介して支持面１５１ａ上の基板Ｗに向けて供給される。ガス供給孔３３１は、隔壁３６の支持面１５１ａと対向する面の全面に配置されているため、基板Ｗ全面へ原料ガスを供給することが可能となる。
【００７０】
次に、紫外線硬化樹脂層の硬化工程が行われる。紫外線光源１４から紫外線ＵＶが照射され、隔壁３６の透過部３６１を透過する点までは第１の実施形態と同様である。本実施形態では、全体が透過部３６１として構成された隔壁３６の内部にガス供給部３３Ａが形成されているため、ガス供給部３３Ａ自体も紫外線透過性を有する。このことから、紫外線光源１４と支持面１５１ａとの間に紫外線ＵＶの遮蔽物を実質的に無くした構成とすることができる。したがって、紫外線ＵＶの照射を非常に効率よく、均一に行うことが可能となる。
【００７１】
（第２の例）
次に図７を参照し、第２の例に係る成膜装置３Ｂの構成について説明する。なお、第１の例と共通する部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。成膜装置３Ｂに係る隔壁３６の構成は、第１の例と同様である。一方、ガス供給部３３Ｂは、空間部３３０と、ガス供給孔３３１とに加えて、空間部３３０に配置される配管３１３１を有する。配管３１３１は、図１〜図３に示す第１の実施形態に係る配管１３１と同様の構成を有する。すなわち、配管３１３１は、相互に間隔をあけて配置される複数の分岐配管部３１３２と、共通配管部（図示せず）とを有し、複数の分岐配管部３１３２の各々には、複数のガス供給孔（第２のガス供給孔）３１３４が形成されている。
【００７２】
ガス供給ライン１００で生成された原料ガスは、配管１３０を介して配管３１３１の分岐配管部３１３２へと流入し、ガス供給孔３１３４より空間部３３０へ導入される。さらに、空間部３３０に収容された原料ガスは、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１より基板Ｗ上へ吐出される。
【００７３】
このような構成の成膜装置３Ｂは、分岐配管部３１３２を空間部３３０のほぼ全面に配置させることが可能である。このことから、分岐配管部３１３２に形成された複数のガス供給孔３１３４から、空間部３３０の全体へ原料ガスを拡散させることが容易になる。したがって、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へより均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００７４】
（第３の例）
次に図８を参照し、第３の例に係る成膜装置３Ｃの構成について説明する。なお、第１、第２の例と共通する部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。成膜装置３Ｃに係る隔壁３６の構成は、第１、第２の例と同様である。一方、ガス供給部３３Ｃは、空間部３３０と、ガス供給孔３３１とに加えて、空間部３３０に配置された配管３２３０を有する。配管３２３０は、図４，図５に示す第２の実施形態における配管２３０と同様の構成を有し、紫外線光源１４に対向するように形成された１個のガス供給孔（第２のガス供給孔）３２３３を有する。
【００７５】
ガス供給孔３２３３から鉛直方向上方へ原料ガスを噴出させることで、空間部３３０に等方的に原料ガスを導入することが可能となり、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へより均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００７６】
＜第４の実施形態＞
以上の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法で成膜された紫外線硬化樹脂層は、例えば光学素子における低屈折率膜等の光学膜や、接着層等として用いることができる。また、有機ＥＬ素子等の発光素子に用いられ、発光層への水分、酸素等の侵入を抑制するための保護膜の一部とすることも可能である。以下、上記成膜装置及び成膜方法を用いて作製された、発光素子の構造及び製造方法について説明する。
【００７７】
図９は、本実施形態に係る発光素子の構成の一例を示す概略断面図である。図示する発光素子４１は、基板４２と、下部電極層４３と、発光層４４と、上部電極層４５と、複数の無機層４６と、紫外線硬化樹脂層４７とを有する。本実施形態において、紫外線硬化樹脂は、アクリル系樹脂である。発光素子４１は、全体として、上記各層がＺ軸方向に積層された構造を有し、厚みが約５μｍである。
【００７８】
基板４２は、例えばガラス基板、プラスチック基板等で構成される。下部電極層４３は、陽極として、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明材料からなり、スパッタ法、蒸着法等により形成される。上部電極層４５は、陰極として、例えばアルミニウム等からなり、スパッタ法、蒸着法等により形成される。発光層４４は、所望の色に発光する有機発光材料で形成され、注入された正孔及び電子の再結合により発光する。発光層４４は、蒸着法等を用いて形成される。
【００７９】
なお、発光素子４１は、発光層４４を複数有する構成としても可能である。これによって、複数の発光層４４が、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の画素を構成することが可能となる。
【００８０】
上部電極層４５上には、さらに保護膜Ｐが形成されている。保護膜Ｐは、本実施形態において、無機層４６と、紫外線硬化樹脂層４７とが交互に積層された３層構造からなる。発光層４４は、水分、酸素等により劣化しやすい性質を有するが、保護膜Ｐを積層させることによって、発光層４４への水分、酸素等の侵入を抑制することが可能となる。
【００８１】
無機層４６は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のシリコン窒化物や，シリコン酸窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等で形成される。これらのシリコン化合物等は、水分を透過させにくい特性を有する。
【００８２】
紫外線硬化樹脂層４７は、２層の無機層４６間に、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いて形成される。
【００８３】
保護膜Ｐが、無機層４６と紫外線硬化樹脂層４７との積層構造を有することによって、無機層４６のみの場合よりも透湿度がさらに減少する。このことから、紫外線硬化樹脂層４７を含む保護膜Ｐを用いることで、発光層４４への水分等の侵入を抑制することが可能となる。なお、紫外線硬化樹脂層４７は、平坦化層としての機能をも有し、これにより無機層４６のカバレッジ性を高め、透湿度の低下に寄与する。
【００８４】
保護膜Ｐは、上述の構造に限られず、さらに多くの層を積層することができる。例えば、上記保護膜Ｐの積層構造に無機層４６及び紫外線硬化樹脂層４７を１層ずつ追加し、保護膜Ｐを計５層からなる積層構造とすることも可能である。
【００８５】
紫外線硬化樹脂層４７を形成する際、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いることによって、同一チャンバ内で紫外線硬化樹脂層４７の形成工程及び硬化工程を行うことができる。このことから、複数チャンバ及び基板搬送機構等を必要とせず、低コストかつ省スペースに紫外線硬化樹脂層４７を形成することが可能となる。
【００８６】
さらに、保護膜Ｐが複数の紫外線硬化樹脂層４７を有する場合には、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いることによって、工程数の大幅な削減を図ることも期待される。このことから、発光素子４１の作製時間も短縮でき、費用面でも有利となる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８８】
例えば、第１の実施形態の変形例として、図１０に示す構成の成膜装置１Ａとすることも可能である。図１０は、成膜装置１Ａの第１のチャンバ本体１１を含む要部断面図である。成膜装置１Ａに係るガス供給部１３Ａは、配管１３１に代えて配管１３１Ａを有する。配管１３１Ａは、第１のチャンバ本体１１の側壁に沿って配置される矩形環状の配管を含み、複数のガス供給孔（図示せず）から図１０の破線で示す矢印のように、支持面１５１ａ上の基板Ｗへ原料ガスを供給することが可能である。
【００８９】
配管は、上記構成以外にも、例えば環状の配管で構成されることも可能であるし、さらに同心円状の複数の配管等で構成されることも可能である。
【００９０】
さらに、図７に示す第３の実施形態の第２の例においても、配管３１３１に代えて、上記配管１３１Ａと同様の構成を有する配管、あるいは環状の配管等を用いることが可能である。
【００９１】
同様に、図６に示す第３の実施形態の第１の例において、隔壁３６の内部に形成される空間部３３０が、例えば第１のチャンバ本体１１の側壁に沿った矩形環状に形成されてもよい。この場合、当該空間部から基板Ｗへ原料ガスを吐出することが可能なガス供給孔が上記隔壁に形成されることで、ガス供給部と隔壁とを単一の部材で構成することが可能となる。
【００９２】
例えば、第１の実施形態の変形例として、図１１に示す構成の成膜装置１Ｂとすることも可能である。成膜装置１Ｂが第１の実施形態に係る成膜装置１と異なる点は、ガス供給部１３Ｂが配管を有さず、シャワープレート部１３３２と、空間部１３３０とを有する点である。シャワープレート部１３３２は、隔壁１６と支持面１５１ａとの間に配置され、厚み方向に貫通する複数のガス供給孔１３３１を有し、全体として紫外線透過性を有する板状のシャワープレートを構成する。空間部１３３０は、隔壁１６と、シャワープレート部１３３２との間隙からなり、これらと第１のチャンバ本体１１とによって区画される空間である。原料ガスは、配管１３０を介して空間部１３３０に導入され、空間部１３３０と第１の領域Ｓ１とを連通させるガス供給孔１３３１から、支持面１５１ａ上に向けて吐出される。すなわち、隔壁１６及びガス供給部１３Ｂは、全体として、図６に示す第３の実施形態の第１の例に係る隔壁３６及びガス供給部３３Ａと対応する構成を有する。
【００９３】
このような構成の成膜装置１Ｂにより、第３の実施形態の第１の例と同様の作用効果を得ることが可能である。さらに、シャワープレート部１３３２が第１のチャンバ本体１１と別部材で構成されるため、シャワープレート部１３３２のみ取り外すことが可能となる。このことから、シャワープレート部１３３２を交換すること、あるいはシャワープレート部１３３２を取り外して洗浄すること等が容易になり、成膜装置１Ｂのメンテナンス性を高めることができる。
【００９４】
また、成膜装置１Ｂの空間部１３３０にも、第３の実施形態の第２の例及び第３の例と同様の配管を配置する構成とすることが可能である。さらに、シャワープレート部１３３２に加熱部を設けることも可能である。
【００９５】
例えば、第３の実施形態の第２の例の変形例として、図１２に示す構成の成膜装置３Ｄとすることも可能である。成膜装置３Ｄに係るガス供給部３３Ｄは、図８に示す配管３２３０を鉛直方向に反転させた構成の配管３２３０Ｄを有する。すなわち、配管３２３０Ｄには、支持面１５１ａと対向して鉛直方向下向きに配置された１個のガス供給孔３２３３Ｄが形成されている。このような成膜装置３Ｄによっても、空間部３３０に原料ガスを等方的に導入し、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へ均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００９６】
例えば、第１または第３の実施形態に係るチャンバ１０を、鉛直方向に反転させた構成とすることも可能である。すなわち、第１のチャンバ本体１１及びステージ１５がチャンバ１０の鉛直方向上部、第２のチャンバ本体１２及び照射源１４が鉛直方向下部に配置される構成である。このような成膜装置によっても、第１または第３の実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００９７】
第１または第２の実施形態において、隔壁１６に加熱機構を設けることが可能である。例えば、加熱機構として、隔壁１６の一部に巻回されたヒータ線を採用すること、あるいは隔壁１６の所定位置にスクリーン印刷法等によって抵抗加熱線を形成すること等も可能である。このことによって、原料ガス中の紫外線硬化樹脂が隔壁１６に付着せず、パーティクル等を抑制することができる。特に、第２の実施形態のように、ガス供給孔２３３が隔壁１６に対向して開口している場合には有効である。
【００９８】
以上の実施形態では、エネルギ線が紫外線の例を示したが、これに限られない。例えば１３ＭＨｚ、２７ＭＨｚ程度の高周波電源から発生される電磁波を用いることも可能である。この場合、照射源は発振器等とすることができる。
【００９９】
また、エネルギ線を電子ビームとし、照射源を電子ビーム源とすることも可能である。この場合、電子ビーム源を真空雰囲気下に配置することが可能である。したがって、チャンバが第１、第２の領域を区画する隔壁を有しない構成とし、真空排気系１９によってチャンバ１０内を一様な真空雰囲気とすることも可能である。
【０１００】
また、以上の実施形態に係る成膜装置を、例えば複数のチャンバを有するインライン式あるいはクラスタ式の成膜装置の一部として用いることも可能である。このような装置を用いることで、発光素子４１のような複数の層を有する素子等を作製することがより容易になる。また、このような装置によって、低コスト化、省スペース化及び素子の作製時間の短縮を実現することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ，１Ｂ，２，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ・・・成膜装置
１０・・・チャンバ
１１・・・第１のチャンバ本体
１２・・・第２のチャンバ本体
１３，１３Ｂ，２３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ・・・ガス供給部
１４・・・紫外線光源（照射源）
１５・・・ステージ
１６，３６・・・隔壁
１７・・・反射板（反射部）
１９・・・真空排気系
１００・・・ガス供給ライン
Ｗ・・・基板（被処理基板）
Ｓ１・・・第１の領域
Ｓ２・・・第２の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、硬化させるための成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化樹脂等のエネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層を基板上に形成する際、典型的には、以下の２工程が行われる。すなわち、例えば当該樹脂を含む原料ガスを基板上に供給すること等によって基板上に樹脂を塗布する工程と、樹脂層に紫外線等を照射し、樹脂層を硬化させる工程とである。特許文献１には、インライン式、クラスタ式またはこれらを複合させた構成の成膜装置を用いて、上述の工程をそれぞれ別のチャンバで行う方法が記載されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５３８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の工程をそれぞれ別のチャンバで行う方法を採用する場合、チャンバを複数用意し、さらにチャンバ間で基板を搬送するための搬送機構等も必要となる。このことから、費用面での負担が大きく、かつ装置の大型化によって設置場所が限られるという問題があった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成し、硬化させることができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、チャンバと、ステージと、ガス供給部と、照射源とを具備する。
上記ステージは、上記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有する。
上記ガス供給部は、上記チャンバの内部に配置され、上記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。
上記照射源は、上記チャンバの内部に上記支持面に対向して配置され、上記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を上記支持面に向けて照射する。
【０００７】
本発明の一形態に係る成膜方法は、チャンバ内に被処理基板を配置することを含む。
上記チャンバ内に配置されたガス供給部から、上記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、上記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層が形成される。
上記チャンバ内に、上記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、上記エネルギ線硬化樹脂層が硬化される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガス供給部の構成を示す図であり、図１の［Ａ］−［Ａ］方向における概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の第１の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の第２の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の第３の例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る発光素子の構造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の変形例に係る成膜装置の要部を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の変形例に係る成膜装置の要部を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の他の変形例に係るガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、チャンバと、ステージと、ガス供給部と、照射源とを具備する。
上記ステージは、上記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有する。
上記ガス供給部は、上記チャンバの内部に配置され、上記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給する。
上記照射源は、上記チャンバの内部に上記支持面に対向して配置され、上記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を上記支持面に向けて照射する。
【００１０】
上記成膜装置では、複数チャンバ及び基板搬送機構等を必要とせずに、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成することが可能となる。
【００１１】
上記チャンバは、上記ステージが配置される第１の領域と、上記照射源が配置される第２の領域とを区画する隔壁を有する。上記隔壁は、上記エネルギ線を透過させることが可能な透過部を含み、上記ガス供給部は、上記第１の領域に配置される。
上記隔壁によって、ガス供給部が配置された第１の領域と照射源が配置された第２の領域との雰囲気を遮断することが可能となる。また、第２の領域に配置された照射源から照射されたエネルギ線が、第１の領域へ透過し、第１の領域内に配置された被処理基板上のエネルギ線硬化樹脂を硬化させることが可能となる。
【００１２】
例えば、上記第１の領域を真空雰囲気とすることが可能な真空排気系をさらに具備してもよい。
このような構成によって、例えば第１の領域を真空雰囲気として原料ガスを被処理基板上に供給する際にも、第２の領域の雰囲気は限定されず、例えば大気雰囲気とすることも可能である。
【００１３】
上記ガス供給部は、上記支持面に対向して配置され、上記支持面上に向けて上記原料ガスを吐出する配管を含んでもよい。
これにより、照射源から照射されるエネルギ線を遮蔽することなく、支持面上の被処理基板に到達させることが可能となる。
【００１４】
例えば、上記配管は、間隔をあけて配置された複数の分岐配管部を含んでもよい。
このような構成によって、分岐配管部間からエネルギ線を通過させることができる。したがって、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１５】
また、上記配管は、上記支持面と上記照射源との間に配置され上記照射源に対向するように形成されるガス供給孔を有し、上記原料ガスを上記ガス供給孔から噴出させることで上記支持面上に放射状に供給することが可能であってもよい。
上記の構成によって、少数の配管を用いて被処理基板の全面に上記原料ガスを供給することが可能となる。このことから、エネルギ線が遮蔽される領域を非常に少なくすることができ、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１６】
上記ガス供給部は、上記配管を加熱するための加熱機構をさらに有してもよい。
これにより、ガス供給部の内面及び周囲に上記樹脂が付着することを防ぎ、生産性を高めることが可能となる。
【００１７】
上記ガス供給部は、上記隔壁の内部に形成され上記原料ガスを収容することが可能な空間部と、上記空間部と上記隔壁の外部とを連通させ、上記支持面上に向けて上記原料ガスを供給することが可能な複数の第１のガス供給孔を有してもよい。
上記透過部を有する隔壁内に、空間部と第１のガス供給孔とを有するガス供給部を形成することによって、ガス供給部自体にエネルギ線透過性を持たせることが可能である。このような構成によって、エネルギ線が遮蔽される領域をより減少させ、照射源から、支持面に配置された被処理基板上へエネルギ線を効率よく照射させることが可能となる。
【００１８】
上記ガス供給部は、配管をさらに有してもよい。上記配管は、上記原料ガスを吐出することが可能な単数または複数の第２のガス供給孔を有し、上記空間部に配置され、上記第２のガス供給孔から上記空間部に上記原料ガスを導入することが可能であってもよい。
例えば、上記配管は、上記複数の第２のガス供給孔を有し、上記空間部に間隔をあけて配置される分岐配管部を有してもよい。
【００１９】
空間部に上記配管を配置し、第２のガス供給孔から空間部へ原料ガスを導入することによって、空間部へより均一に、効率よく原料ガスを導入することが可能となる。したがって、複数の第１のガス供給孔から、基板上へより均一に原料ガスを供給することが可能となる。
【００２０】
さらに上記隔壁は、上記空間部と上記複数の第１のガス供給孔とを加熱するための加熱部をさらに有してもよい。
このような構成によって、空間部と第１のガス供給孔との内面及び周囲で凝縮し、硬化した樹脂によるチャンバ内の汚染を防ぎ、生産性を高めることが可能となる。
【００２１】
例えば、上記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂であってもよい。
このような紫外線硬化樹脂からなる層は、例えば有機ＥＬ素子等の保護膜（バリア層）の一部として用いることが可能である。具体的には、上記樹脂層は、窒化ケイ素等からなる無機層と交互に発光層上に積層されて保護膜を構成することができる。上記樹脂層を含む保護膜は、発光層への水分、酸素等の侵入を抑制することで発光層の劣化を抑制できる。また、上記樹脂層は、例えば光学素子における低屈折率膜、接着層等としても用いることができる。
【００２２】
上記成膜装置は、上記チャンバ内の周縁を囲むように配置された、上記照射源から照射される上記エネルギ線を上記支持面上へ反射させるための反射部をさらに有してもよい。
上記反射部によって、チャンバ内の側壁へ向かうようなエネルギ線を反射させ、効率よく上記支持面上の被処理基板へエネルギ線を照射させることが可能となる。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る成膜方法は、チャンバ内に被処理基板を配置することを含む。
上記チャンバ内に配置されたガス供給部から、上記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、上記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層が形成される。
上記チャンバ内に、上記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、上記エネルギ線硬化樹脂層が硬化される。
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
［成膜装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。図２は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略図であり、図１の［Ａ］−［Ａ］方向における断面図である。図３は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。本実施形態において、上記成膜装置は、基板上に、エネルギ線硬化樹脂である紫外線硬化樹脂からなる層を形成するための成膜装置として構成されている。なお、図においてＸ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する方向を示し、以下の実施形態において水平方向を示す。Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向を示し、以下の実施形態において鉛直方向（重力方向）を示す。
【００２６】
成膜装置１は、チャンバ１０と、ステージ１５と、ガス供給部１３と、紫外線光源（照射源）１４と、ガス供給ライン１００とを有する。チャンバ１０は、第１のチャンバ本体１１と第２のチャンバ本体１２とを有する。ステージ１５は、第１の領域Ｓ１に設置され、基板（被処理基板）Ｗが配置される支持面１５１ａを有する。本実施形態において、第１のチャンバ１１本体の内部と第２のチャンバ本体１２の内部とは、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を有する隔壁１６で区画されており、第１のチャンバ１１本体の内部は第１の領域Ｓ１を、第２のチャンバ本体１２の内部は第２の領域Ｓ２をそれぞれ構成する。
【００２７】
第１の領域Ｓ１は真空排気系１９によって所定の真空度に調圧されることが可能に構成される。この際の真空度は特に制限されないが、一般に、１０−３〜５００Ｐａが採用される。第１の領域Ｓ１には、ガス供給部１３が配置される。ガス供給部１３は、チャンバ１０の外部に設置され紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成するガス供給ライン１００に接続されており、原料ガスを基板Ｗ上に供給するために用いられる。
【００２８】
第２の領域Ｓ２には、支持面１５１ａに対向するように紫外線光源１４が配置され、第２の領域Ｓ２は大気雰囲気に維持されている。紫外線光源１４は、紫外線ＵＶを基板Ｗ上へ照射し、基板Ｗ上に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるために用いられる。
【００２９】
ステージ１５は、図示しないシール機構等を介して第１のチャンバ本体１１に取り付けられており、基板Ｗを配置するための基板支持台１５１を有する。基板支持台１５１は、第１の領域Ｓ１の略中央に配置され、基板Ｗが載置される支持面１５１ａを有する。支持面１５１ａはＺ軸方向に直交するＸＹ平面で構成され、形状は特に限られないが、本実施形態では矩形状に構成される。基板支持台１５１は、基板Ｗを所定温度に冷却するための図示しない冷却機構を内蔵してもよい。これにより原料ガス中の紫外線硬化樹脂が基板Ｗ上で冷却されて凝縮し、紫外線硬化樹脂層を形成することが可能となる。ステージ１５は、図示しない駆動機構によって、基板支持台１５１をＺ軸方向に昇降させることが可能に構成されることもできる。また、ステージ１５は、支持面１５１ａをＸＹ平面内において回転させる回転機構を備えてもよい。
【００３０】
ガス供給部１３は、複数の分岐配管部１３２と共通配管部１３３とを有する配管１３１と、配管１３１を加熱可能な加熱機構１３５とを有する。複数の分岐配管部１３２は基板Ｗと対向してＸ軸方向に延在し、Ｙ軸方向にほぼ等間隔に配列しており、それぞれが共通配管部１３３に接続されている。複数の分岐配管部１３２の本数は特に限られず、それぞれの分岐配管部１３２間の間隔は、本実施形態において例えば約１０ｃｍに構成されている。配管１３１の外径及び厚み等は特に限定されない。なお、分岐配管部１３２の配置は特に限られず、例えば複数の分岐配管部１３２をそれぞれ異なる間隔で配列させることも可能である。
【００３１】
分岐配管部１３２は、支持面１５１ａ上の基板Ｗと対向する側（鉛直下向き側）に、Ｘ軸方向にほぼ等間隔で形成された複数のガス供給孔１３４をそれぞれ有する。ガス供給孔１３４は、本実施形態において配管１３１の径方向に形成される。また、ガス供給孔１３４は上述の配置に限られず、例えば、紫外線光源１４と対向する側（鉛直上向き側）に配置されることも可能である。
【００３２】
共通配管部１３３は、チャンバ１０外に配置され紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成するガス供給ライン１００に接続されている。すなわち、ガス供給ライン１００で生成された原料ガスは、共通配管部１３３を介して分岐配管部１３２に供給され、ガス供給孔１３４から基板Ｗ上に向けて吐出される。
【００３３】
配管１３１は、加熱機構１３５によって所定温度で加熱されることが可能に構成されている。加熱機構１３５は、配管１３１の内面及び周囲で紫外線硬化樹脂が冷却され、付着することを防ぐために設けられる。本実施形態において、加熱機構１３５は、配管１３１の周囲に巻回された抵抗加熱線を含むヒータ線からなる。加熱機構１３５はさらに、ヒータ線と接続され加熱温度を制御する制御部を有する構成とすることも可能である。
【００３４】
紫外線光源１４は、本実施形態では、基板Ｗと対向するように第２の領域Ｓ２に配置され、Ｙ軸方向に延在する２本の紫外線光源からなる。また紫外線光源１４としては、典型的には紫外線ランプ等が用いられる。紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶは、図１に示すように、隔壁１６の透過部１６１を透過し、さらに複数の分岐配管部１３２間を通過することで、基板Ｗ上に到達し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。
【００３５】
反射板（反射部）１７は、本実施形態において、第２の領域Ｓ２の周縁に配置される。反射板１７は、紫外線光源１４から照射される紫外線ＵＶのうち、第２のチャンバ本体１２の側壁へ向かう紫外線ＵＶを反射させることによって、紫外線ＵＶを支持面１５１ａ上の基板Ｗへ集光させるために用いられる。反射板１７の配置及び形状は特に限られないが、本実施形態において、円錐台面で構成され、第２のチャンバ本体１２の内側周縁を一周囲むように構成される。また、反射板１７を構成する材料は紫外線ＵＶを反射可能な材料であれば特に制限されず、典型的には銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及びこれらを含む材料が用いられる。
【００３６】
隔壁１６は、第１のチャンバ本体１１の端部と第２のチャンバ本体１２の端部とに接続され、チャンバ１０の内部を区画し、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を含む板状構造を有する。隔壁１６は、紫外線ＵＶを透過する透過部１６１を有する。透過部１６１は、隔壁１６の全体であっても、一部であっても可能であるが、本実施形態では、４箇所に設けられた矩形状の窓部で構成される。また透過部１６１を構成する材料は、紫外線ＵＶを透過する材料であれば特に限られず、例えば石英ガラスが採用される。
【００３７】
このような隔壁１６によって、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２との雰囲気を遮断しつつ、紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶの透過が可能とされる。
【００３８】
本実施形態において用いる紫外線硬化樹脂材料は、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。また、上記樹脂には重合開始剤等を添加して用いることも可能である。このような樹脂を含む原料ガスは、チャンバ１０の外部に設置されるガス供給ライン１００によって生成される。ガス供給ライン１００はガス供給部１３の共通配管部１３３に接続され、チャンバ１０内へ上記樹脂を含む原料ガスが供給される。
【００３９】
ガス供給ライン１００は、樹脂材料供給ライン１１０と、気化器１２０と、配管１３０とを有する。
【００４０】
樹脂材料供給ライン１１０は、液状の樹脂材料が充填されたタンク１１１と、タンク１１１から樹脂材料を気化器１２０へ運搬する配管１１２とで構成される。タンク１１１から気化器１２０へ樹脂材料を運搬する方法として、例えば不活性ガスからなるキャリアガスを用いる方法が挙げられる。また、配管１１２には、バルブＶ１や、図示しない液体流量制御器等を取り付けることも可能である。
【００４１】
気化器１２０の内部には、配管１１２の一方の端部が配置されている。気化器１２０は、配管１１２から運搬された樹脂材料のミストを生成することで、原料ガスを生成する。ここでは、樹脂材料のミストの生成をすることを、樹脂材料を気化させるという意味で用いる。気化器１２０は、図示しない加熱機構によって加熱されることで、樹脂材料の気化した状態を維持することが可能に構成されている。
【００４２】
気化器１２０は、配管１３０に接続されている。気化器１２０で生成された原料ガスは、配管１３０を介してガス供給部１３の共通配管部１３３へ供給される。この際、配管１３０にバルブＶ２を取り付け、ガス供給部１３へのガスの流入を調節することも可能である。さらに図示しない流量制御器を取り付けることによって、ガス供給部１３へ流入するガスの流量を制御することも可能となる。なお、配管１３０も、図示しない加熱機構によって原料ガスの気化状態を維持することが可能な温度に加熱されている。
【００４３】
以上のような構成の成膜装置１を用いて、紫外線硬化樹脂層を基板Ｗ上に形成する。次に、紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００４４】
［紫外線硬化樹脂層の成膜方法］
成膜装置１を用いた成膜方法は、以下の２工程を有する。すなわち、ガス供給部１３から紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを基板Ｗ上に供給することによって、基板Ｗ上に紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、紫外線光源１４から紫外線ＵＶを照射することによって、紫外線硬化樹脂層を硬化させる工程とを有する。以下、それぞれを説明する。
【００４５】
（紫外線硬化樹脂層の形成工程）
まず、図１のように、基板Ｗを支持面１５１ａ上へ配置する。そして、第１の領域Ｓ１を真空排気系１９によって所定の真空度に調圧する。ここで、非成膜部分を遮蔽することが可能なマスク等が基板Ｗ上へ配置されてもよく、これにより紫外線硬化樹脂層のパターン形成を容易に行うことができる。
【００４６】
ガス供給ライン１００は、樹脂材料から原料ガスを生成し、ガス供給部１３を介して原料ガスをチャンバ１０内へ供給する。気化器１２０は、樹脂材料を気化させ、紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを生成する。生成された原料ガスは、配管１３０を介してガス供給部１３の共通配管部１３３へ供給される。共通配管部１３３から、それぞれの分岐配管部１３２へと原料ガスが流入し、ガス供給孔１３４より基板Ｗへ向かって原料ガスが吐出される。原料ガスが基板Ｗ上に到達すると、原料ガス中の樹脂が基板Ｗ上に凝縮し、紫外線硬化樹脂層を形成する。
【００４７】
本実施形態では、図３に示すように、支持面１５１ａ上のほぼ全面に分岐配管部１３２が配置されている。このため、複数のガス供給孔１３４も、支持面１５１ａ上のほぼ全面に配置されることとなる。このような構成のガス供給部１３によって、支持面１５１ａに配置された基板Ｗの面内へ均一に原料ガスを供給することが可能となる。
【００４８】
（紫外線硬化樹脂層の硬化工程）
次に、第１のチャンバ本体１１を所定の真空度に維持した状態で、紫外線光源１４から基板Ｗ上へ紫外線ＵＶを照射させ、紫外線硬化樹脂層を硬化させる。紫外線光源１４から照射された紫外線ＵＶは、隔壁１６の透過部１６１を透過する。透過部１６１を透過した紫外線ＵＶは、分岐配管部１３２間の間隙を介して基板Ｗ上に照射される。また、第２のチャンバ本体１２の側壁の方向へ照射された一部の紫外線ＵＶは、反射板１７で反射し、支持面１５１ａに配置された基板Ｗ上へ集光される。
【００４９】
本実施形態においては、ガス供給部１３が相互に間隔をあけて配列された複数の分岐配管部１３２で構成されているため、紫外線光源１４から照射される紫外線ＵＶを遮蔽することなく基板Ｗ上へ到達させることが可能となる。これにより紫外線硬化樹脂層を効率よく硬化させることができる。
【００５０】
以上のように本実施形態によれば、紫外線硬化樹脂層の形成工程と硬化工程とを同一のチャンバ１０内で行うことができ、低コストかつ省スペースにエネルギ線硬化樹脂層を形成することができる。
【００５１】
また、紫外線樹脂層の形成工程とその硬化工程との間で基板Ｗ及び成膜装置１の構成部材の配置を変更する必要がないことから、成膜装置１の構成を簡易なものとすることができ、この点からも低コストに装置を構成することが可能となる。
【００５２】
さらに本実施形態では、紫外線硬化樹脂層の形成工程の間、配管１３１が加熱機構１３５によって所定温度で加熱されている。このことによって、原料ガス中の樹脂が配管１３１の内面及び周囲に凝縮し、付着することを防ぐことができる。例えば、配管１３１の温度が紫外線硬化樹脂の気化した状態を維持できる温度より低い場合、樹脂がガス供給部１３の内面及び周囲に付着し、その後の紫外線照射によって当該樹脂が硬化してしまう可能性がある。硬化してしまった樹脂は、チャンバ内の汚染源（パーティクル等）となり、膜質の低下及びチャンバの洗浄頻度を高め、生産性を低下させる原因となり得る。本実施形態によれば、加熱機構１３５により配管１３１を加熱することによって、配管１３１の内面及び表面における紫外線硬化樹脂の気化状態を保持して付着を防ぎ、パーティクル等を抑制し、生産性を高めることが可能となる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
図４及び図５は本発明の第２の実施形態を示す図である。図４は、本実施形態に係る成膜装置のガス供給部の構成を示す概略側面図である。図５は、本実施形態に係るガス供給部の構成を示す概略上面図である。なお、図において第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５４】
本実施形態に係る成膜装置２は、第１の実施形態と異なる構成のガス供給部２３及び配管２３０を有し、その他は第１の実施形態と同様の構成を有する。ガス供給部２３は、本実施形態において配管２３０を含み、配管２３０は、紫外線光源１４に対向するように形成された１個のガス供給孔２３３を有する。ガス供給孔２３３から紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを鉛直方向（Ｚ軸方向）上方へ噴出させることで、基板Ｗ上に放射状に原料ガスを供給することが可能となる。
【００５５】
配管２３０は、第１の配管部２３１と、第２の配管部２３２とから構成される。第１の配管部２３１は、Ｘ軸方向と平行な軸方向を有し、端部がガス供給ライン１００の配管１３０に接続されている。第２の配管部２３２は、Ｚ軸方向と平行な軸方向を有し、端部にガス供給孔２３３が形成される。第１の配管部２３１と第２の配管部２３２とは、それぞれ１本の配管からなり、支持面１５１ａの略中心の鉛直方向（Ｚ軸方向）上方において、例えば直角に湾曲する継手等によって互いに連結されている。なお、第１の配管部２３１及び第２の配管部２３２の外径及び厚み等は特に限定されない。
【００５６】
ガス供給孔２３３は、本実施形態において、第２の配管部２３２の端部に鉛直方向上向きに開口している。すなわち、支持面１５１ａではなく、図示しない紫外線光源１４及び隔壁１６に対向して形成されている。
【００５７】
次に、本実施形態に係る成膜装置２を用いた紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００５８】
紫外線硬化樹脂層の形成工程については、まずガス供給ライン１００で生成された原料ガスが、ガス供給部２３の第１の配管部２３１へ所定の流量で流入する。このとき、第１の領域Ｓ１は所定の真空度に調圧されており、基板Ｗは支持面１５１ａに配置されている。
【００５９】
そして、紫外線硬化樹脂を含む原料ガスは、第２の配管部２３２を介してガス供給孔２３３から鉛直方向上方に噴出される。ここで、原料ガスは所定の圧力でガス供給孔２３３から噴出し、放射状に基板Ｗ上へ供給される。また、一部の原料ガスは、隔壁１６に当たって基板Ｗ上に落下する。このため、本実施形態では１個のガス供給孔２３３から、基板Ｗの全面へ原料ガスを供給することが可能となる。
【００６０】
次に、紫外線硬化樹脂層の硬化工程が行われる。紫外線光源１４から紫外線ＵＶが照射され、隔壁１６の透過部１６１を透過する点までは第１の実施形態と同様である。ここで、本実施形態では、ガス供給部２３の配管２３０は、第１の配管部２３１と第２の配管部２３２とからなる。このため、配管２３０による紫外線ＵＶの遮蔽作用はほとんど無視することができる。したがって、本実施形態の成膜装置２によって、紫外線ＵＶの照射を非常に効率よく、均一に行うことが可能となる。
【００６１】
以上のことから、本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６２】
なお、ガス供給部２３が、複数の配管２３０を含むことも勿論可能である。また、配管２３０の構成は、ガス供給孔２３３が紫外線光源１４等に対向するように形成され、原料ガスを支持面１５１ａ上に放射状に供給することが可能であれば上述の構成に限られない。例えば、第１の配管部２３１が配置される軸方向は特に限られず、第２の配管部２３２の軸方向もＺ軸方向と平行な方向に限られない。
【００６３】
＜第３の実施形態＞
図６〜図８は本発明の第３の実施形態に係る成膜装置のガス供給部及び隔壁の構成を示す概略断面図である。第３の実施形態については、図６に示す第１の例、図７に示す第２の例、図８に示す第３の例を挙げて説明する。本実施形態に係る成膜装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、第１の実施形態と異なる隔壁３６と、ガス供給部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃとをそれぞれ有し、その他の部分は第１の実施形態と同様の構成を有する。なお、図６〜図８において第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６４】
（第１の例）
図６を参照し、まず第１の例に係る成膜装置３Ａの構成について説明する。成膜装置３Ａに係る隔壁３６は、全体としてガスヘッド状の構造を有する。隔壁３６の内部のほぼ全面には、ガス供給ライン１００の配管１３０と接続された空間部３３０が形成されている。また、隔壁３６には、空間部３３０と隔壁３６の外部とを連通させ、支持面１５１ａ上に向けて原料ガスを供給することが可能な複数のガス供給孔（第１のガス供給孔）３３１が形成されている。本実施形態において、ガス供給孔３３１と空間部３３０とがガス供給部３３Ａを構成する。
【００６５】
隔壁３６は、全体が透過部３６１を構成する。透過部３６１の材料としては、例えば紫外線透過性を有する石英ガラス等が採用される。隔壁３６は、さらにガス供給孔３３１及び空間部３３０を加熱するための加熱部３６２を有する。加熱部３６２は、本実施形態において、例えばカーボン等で形成された抵抗加熱線を隔壁３６の所定位置に埋め込むこと、あるいはスクリーン印刷法等で印刷すること等で形成される。加熱部３６２が形成される位置は、ガス供給孔３３１及び空間部３３０が加熱可能であれば特に限られず、加熱温度は、原料ガスの気化状態が維持できれば特に制限されない。
【００６６】
複数のガス供給孔３３１は、本実施形態において、Ｚ軸方向と平行な軸方向を有し、隔壁３６の支持面１５１ａと対向する面の全面にほぼ均一に配置される。このような構造を有するガス供給孔３３１によって、空間部３３０に貯留した原料ガスが、基板Ｗ上に均一に吐出される。
【００６７】
次に、本実施形態の第１の例に係る成膜装置３Ａを用いた紫外線硬化樹脂層の成膜方法について説明する。
【００６８】
紫外線硬化樹脂層の形成工程については、まずガス供給ライン１００で生成された紫外線硬化樹脂を含む原料ガスが、配管１３０を介してガス供給部３３Ａの空間部３３０へ導入される。このとき、第１の領域Ｓ１は真空排気系１９によって所定の真空度に調圧されており、基板Ｗは支持面１５１ａに配置されている。
【００６９】
そして、空間部３３０に収容された原料ガスは、ガス供給孔３３１を介して支持面１５１ａ上の基板Ｗに向けて供給される。ガス供給孔３３１は、隔壁３６の支持面１５１ａと対向する面の全面に配置されているため、基板Ｗ全面へ原料ガスを供給することが可能となる。
【００７０】
次に、紫外線硬化樹脂層の硬化工程が行われる。紫外線光源１４から紫外線ＵＶが照射され、隔壁３６の透過部３６１を透過する点までは第１の実施形態と同様である。本実施形態では、全体が透過部３６１として構成された隔壁３６の内部にガス供給部３３Ａが形成されているため、ガス供給部３３Ａ自体も紫外線透過性を有する。このことから、紫外線光源１４と支持面１５１ａとの間に紫外線ＵＶの遮蔽物を実質的に無くした構成とすることができる。したがって、紫外線ＵＶの照射を非常に効率よく、均一に行うことが可能となる。
【００７１】
（第２の例）
次に図７を参照し、第２の例に係る成膜装置３Ｂの構成について説明する。なお、第１の例と共通する部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。成膜装置３Ｂに係る隔壁３６の構成は、第１の例と同様である。一方、ガス供給部３３Ｂは、空間部３３０と、ガス供給孔３３１とに加えて、空間部３３０に配置される配管３１３１を有する。配管３１３１は、図１〜図３に示す第１の実施形態に係る配管１３１と同様の構成を有する。すなわち、配管３１３１は、相互に間隔をあけて配置される複数の分岐配管部３１３２と、共通配管部（図示せず）とを有し、複数の分岐配管部３１３２の各々には、複数のガス供給孔（第２のガス供給孔）３１３４が形成されている。
【００７２】
ガス供給ライン１００で生成された原料ガスは、配管１３０を介して配管３１３１の分岐配管部３１３２へと流入し、ガス供給孔３１３４より空間部３３０へ導入される。さらに、空間部３３０に収容された原料ガスは、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１より基板Ｗ上へ吐出される。
【００７３】
このような構成の成膜装置３Ｂは、分岐配管部３１３２を空間部３３０のほぼ全面に配置させることが可能である。このことから、分岐配管部３１３２に形成された複数のガス供給孔３１３４から、空間部３３０の全体へ原料ガスを拡散させることが容易になる。したがって、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へより均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００７４】
（第３の例）
次に図８を参照し、第３の例に係る成膜装置３Ｃの構成について説明する。なお、第１、第２の例と共通する部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。成膜装置３Ｃに係る隔壁３６の構成は、第１、第２の例と同様である。一方、ガス供給部３３Ｃは、空間部３３０と、ガス供給孔３３１とに加えて、空間部３３０に配置された配管３２３０を有する。配管３２３０は、図４，図５に示す第２の実施形態における配管２３０と同様の構成を有し、紫外線光源１４に対向するように形成された１個のガス供給孔（第２のガス供給孔）３２３３を有する。
【００７５】
ガス供給孔３２３３から鉛直方向上方へ原料ガスを噴出させることで、空間部３３０に等方的に原料ガスを導入することが可能となり、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へより均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００７６】
＜第４の実施形態＞
以上の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法で成膜された紫外線硬化樹脂層は、例えば光学素子における低屈折率膜等の光学膜や、接着層等として用いることができる。また、有機ＥＬ素子等の発光素子に用いられ、発光層への水分、酸素等の侵入を抑制するための保護膜の一部とすることも可能である。以下、上記成膜装置及び成膜方法を用いて作製された、発光素子の構造及び製造方法について説明する。
【００７７】
図９は、本実施形態に係る発光素子の構成の一例を示す概略断面図である。図示する発光素子４１は、基板４２と、下部電極層４３と、発光層４４と、上部電極層４５と、複数の無機層４６と、紫外線硬化樹脂層４７とを有する。本実施形態において、紫外線硬化樹脂は、アクリル系樹脂である。発光素子４１は、全体として、上記各層がＺ軸方向に積層された構造を有し、厚みが約５μｍである。
【００７８】
基板４２は、例えばガラス基板、プラスチック基板等で構成される。下部電極層４３は、陽極として、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明材料からなり、スパッタ法、蒸着法等により形成される。上部電極層４５は、陰極として、例えばアルミニウム等からなり、スパッタ法、蒸着法等により形成される。発光層４４は、所望の色に発光する有機発光材料で形成され、注入された正孔及び電子の再結合により発光する。発光層４４は、蒸着法等を用いて形成される。
【００７９】
なお、発光素子４１は、発光層４４を複数有する構成としても可能である。これによって、複数の発光層４４が、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の画素を構成することが可能となる。
【００８０】
上部電極層４５上には、さらに保護膜Ｐが形成されている。保護膜Ｐは、本実施形態において、無機層４６と、紫外線硬化樹脂層４７とが交互に積層された３層構造からなる。発光層４４は、水分、酸素等により劣化しやすい性質を有するが、保護膜Ｐを積層させることによって、発光層４４への水分、酸素等の侵入を抑制することが可能となる。
【００８１】
無機層４６は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のシリコン窒化物や，シリコン酸窒化物，シリコン酸化物等のシリコン化合物等で形成される。これらのシリコン化合物等は、水分を透過させにくい特性を有する。
【００８２】
紫外線硬化樹脂層４７は、２層の無機層４６間に、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いて形成される。
【００８３】
保護膜Ｐが、無機層４６と紫外線硬化樹脂層４７との積層構造を有することによって、無機層４６のみの場合よりも透湿度がさらに減少する。このことから、紫外線硬化樹脂層４７を含む保護膜Ｐを用いることで、発光層４４への水分等の侵入を抑制することが可能となる。なお、紫外線硬化樹脂層４７は、平坦化層としての機能をも有し、これにより無機層４６のカバレッジ性を高め、透湿度の低下に寄与する。
【００８４】
保護膜Ｐは、上述の構造に限られず、さらに多くの層を積層することができる。例えば、上記保護膜Ｐの積層構造に無機層４６及び紫外線硬化樹脂層４７を１層ずつ追加し、保護膜Ｐを計５層からなる積層構造とすることも可能である。
【００８５】
紫外線硬化樹脂層４７を形成する際、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いることによって、同一チャンバ内で紫外線硬化樹脂層４７の形成工程及び硬化工程を行うことができる。このことから、複数チャンバ及び基板搬送機構等を必要とせず、低コストかつ省スペースに紫外線硬化樹脂層４７を形成することが可能となる。
【００８６】
さらに、保護膜Ｐが複数の紫外線硬化樹脂層４７を有する場合には、第１〜３の実施形態に係る成膜装置及び成膜方法のいずれかを用いることによって、工程数の大幅な削減を図ることも期待される。このことから、発光素子４１の作製時間も短縮でき、費用面でも有利となる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８８】
例えば、第１の実施形態の変形例として、図１０に示す構成の成膜装置１Ａとすることも可能である。図１０は、成膜装置１Ａの第１のチャンバ本体１１を含む要部断面図である。成膜装置１Ａに係るガス供給部１３Ａは、配管１３１に代えて配管１３１Ａを有する。配管１３１Ａは、第１のチャンバ本体１１の側壁に沿って配置される矩形環状の配管を含み、複数のガス供給孔（図示せず）から図１０の破線で示す矢印のように、支持面１５１ａ上の基板Ｗへ原料ガスを供給することが可能である。
【００８９】
配管は、上記構成以外にも、例えば環状の配管で構成されることも可能であるし、さらに同心円状の複数の配管等で構成されることも可能である。
【００９０】
さらに、図７に示す第３の実施形態の第２の例においても、配管３１３１に代えて、上記配管１３１Ａと同様の構成を有する配管、あるいは環状の配管等を用いることが可能である。
【００９１】
同様に、図６に示す第３の実施形態の第１の例において、隔壁３６の内部に形成される空間部３３０が、例えば第１のチャンバ本体１１の側壁に沿った矩形環状に形成されてもよい。この場合、当該空間部から基板Ｗへ原料ガスを吐出することが可能なガス供給孔が上記隔壁に形成されることで、ガス供給部と隔壁とを単一の部材で構成することが可能となる。
【００９２】
例えば、第１の実施形態の変形例として、図１１に示す構成の成膜装置１Ｂとすることも可能である。成膜装置１Ｂが第１の実施形態に係る成膜装置１と異なる点は、ガス供給部１３Ｂが配管を有さず、シャワープレート部１３３２と、空間部１３３０とを有する点である。シャワープレート部１３３２は、隔壁１６と支持面１５１ａとの間に配置され、厚み方向に貫通する複数のガス供給孔１３３１を有し、全体として紫外線透過性を有する板状のシャワープレートを構成する。空間部１３３０は、隔壁１６と、シャワープレート部１３３２との間隙からなり、これらと第１のチャンバ本体１１とによって区画される空間である。原料ガスは、配管１３０を介して空間部１３３０に導入され、空間部１３３０と第１の領域Ｓ１とを連通させるガス供給孔１３３１から、支持面１５１ａ上に向けて吐出される。すなわち、隔壁１６及びガス供給部１３Ｂは、全体として、図６に示す第３の実施形態の第１の例に係る隔壁３６及びガス供給部３３Ａと対応する構成を有する。
【００９３】
このような構成の成膜装置１Ｂにより、第３の実施形態の第１の例と同様の作用効果を得ることが可能である。さらに、シャワープレート部１３３２が第１のチャンバ本体１１と別部材で構成されるため、シャワープレート部１３３２のみ取り外すことが可能となる。このことから、シャワープレート部１３３２を交換すること、あるいはシャワープレート部１３３２を取り外して洗浄すること等が容易になり、成膜装置１Ｂのメンテナンス性を高めることができる。
【００９４】
また、成膜装置１Ｂの空間部１３３０にも、第３の実施形態の第２の例及び第３の例と同様の配管を配置する構成とすることが可能である。さらに、シャワープレート部１３３２に加熱部を設けることも可能である。
【００９５】
例えば、第３の実施形態の第２の例の変形例として、図１２に示す構成の成膜装置３Ｄとすることも可能である。成膜装置３Ｄに係るガス供給部３３Ｄは、図８に示す配管３２３０を鉛直方向に反転させた構成の配管３２３０Ｄを有する。すなわち、配管３２３０Ｄには、支持面１５１ａと対向して鉛直方向下向きに配置された１個のガス供給孔３２３３Ｄが形成されている。このような成膜装置３Ｄによっても、空間部３３０に原料ガスを等方的に導入し、隔壁３６に形成された複数のガス供給孔３３１から、基板Ｗ上へ均一に原料ガスを吐出することが可能となる。
【００９６】
例えば、第１または第３の実施形態に係るチャンバ１０を、鉛直方向に反転させた構成とすることも可能である。すなわち、第１のチャンバ本体１１及びステージ１５がチャンバ１０の鉛直方向上部、第２のチャンバ本体１２及び照射源１４が鉛直方向下部に配置される構成である。このような成膜装置によっても、第１または第３の実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００９７】
第１または第２の実施形態において、隔壁１６に加熱機構を設けることが可能である。例えば、加熱機構として、隔壁１６の一部に巻回されたヒータ線を採用すること、あるいは隔壁１６の所定位置にスクリーン印刷法等によって抵抗加熱線を形成すること等も可能である。このことによって、原料ガス中の紫外線硬化樹脂が隔壁１６に付着せず、パーティクル等を抑制することができる。特に、第２の実施形態のように、ガス供給孔２３３が隔壁１６に対向して開口している場合には有効である。
【００９８】
以上の実施形態では、エネルギ線が紫外線の例を示したが、これに限られない。例えば１３ＭＨｚ、２７ＭＨｚ程度の高周波電源から発生される電磁波を用いることも可能である。この場合、照射源は発振器等とすることができる。
【００９９】
また、エネルギ線を電子ビームとし、照射源を電子ビーム源とすることも可能である。この場合、電子ビーム源を真空雰囲気下に配置することが可能である。したがって、チャンバが第１、第２の領域を区画する隔壁を有しない構成とし、真空排気系１９によってチャンバ１０内を一様な真空雰囲気とすることも可能である。
【０１００】
また、以上の実施形態に係る成膜装置を、例えば複数のチャンバを有するインライン式あるいはクラスタ式の成膜装置の一部として用いることも可能である。このような装置を用いることで、発光素子４１のような複数の層を有する素子等を作製することがより容易になる。また、このような装置によって、低コスト化、省スペース化及び素子の作製時間の短縮を実現することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ，１Ｂ，２，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ・・・成膜装置
１０・・・チャンバ
１１・・・第１のチャンバ本体
１２・・・第２のチャンバ本体
１３，１３Ｂ，２３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ・・・ガス供給部
１４・・・紫外線光源（照射源）
１５・・・ステージ
１６，３６・・・隔壁
１７・・・反射板（反射部）
１９・・・真空排気系
１００・・・ガス供給ライン
Ｗ・・・基板（被処理基板）
Ｓ１・・・第１の領域
Ｓ２・・・第２の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有するステージと、
前記チャンバの内部に配置され、前記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバの内部に前記支持面に対向して配置され、前記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を前記支持面に向けて照射する照射源と
を具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記チャンバは、前記ステージが配置される第１の領域と、前記照射源が配置される第２の領域とを区画する隔壁を有し、
前記隔壁は、前記エネルギ線を透過させることが可能な透過部を含み、
前記ガス供給部は、前記第１の領域に配置される
成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置であって、
前記第１の領域を真空雰囲気とすることが可能な真空排気系をさらに具備する
成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、
前記支持面に対向して配置され、前記支持面上に向けて前記原料ガスを吐出する配管を含む
成膜装置。
【請求項５】
請求項４に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
間隔をあけて配置された複数の分岐配管部を含む
成膜装置。
【請求項６】
請求項４に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
前記支持面と前記照射源との間に配置され前記照射源に対向するように形成されるガス供給孔を有し、前記原料ガスを前記ガス供給孔から噴出させることで前記支持面上に放射状に供給することが可能である
成膜装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記配管を加熱するための加熱機構をさらに有する
成膜装置。
【請求項８】
請求項２または３に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記隔壁の内部に形成され前記原料ガスを収容することが可能な空間部と、前記空間部と前記隔壁の外部とを連通させ、前記支持面上に向けて前記原料ガスを供給することが可能な複数の第１のガス供給孔を有する
成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、
前記原料ガスを吐出することが可能な単数または複数の第２のガス供給孔を有し、前記空間部に配置され、前記第２のガス供給孔から前記空間部に前記原料ガスを導入することが可能な配管をさらに有する
成膜装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
前記複数の第２のガス供給孔を有し、前記空間部に、間隔をあけて配置される複数の分岐配管部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記隔壁は、前記空間部と前記複数の第１のガス供給孔とを加熱するための加熱部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である
成膜装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記チャンバ内の周縁を囲むように配置され、前記照射源から照射される前記エネルギ線を前記支持面上へ反射させるための反射部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１４】
チャンバ内に被処理基板を配置し、
前記チャンバ内に配置されたガス供給部から、前記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、前記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層を形成し、
前記チャンバ内に、前記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、前記エネルギ線硬化樹脂層を硬化させる
成膜方法。
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバの内部に配置され、被処理基板を支持するための支持面を有するステージと、
前記チャンバの内部に配置され、前記支持面に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバの内部に前記支持面に対向して配置され、前記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を前記支持面に向けて照射する照射源と
を具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記チャンバは、前記ステージが配置される第１の領域と、前記照射源が配置される第２の領域とを区画する隔壁を有し、
前記隔壁は、前記エネルギ線を透過させることが可能な透過部を含み、
前記ガス供給部は、前記第１の領域に配置される
成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置であって、
前記第１の領域を真空雰囲気とすることが可能な真空排気系をさらに具備する
成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、
前記支持面に対向して配置され、前記支持面上に向けて前記原料ガスを吐出する配管を含む
成膜装置。
【請求項５】
請求項４に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
間隔をあけて配置された複数の分岐配管部を含む
成膜装置。
【請求項６】
請求項４に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
前記支持面と前記照射源との間に配置され前記照射源に対向するように形成されるガス供給孔を有し、前記原料ガスを前記ガス供給孔から噴出させることで前記支持面上に放射状に供給することが可能である
成膜装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記配管を加熱するための加熱機構をさらに有する
成膜装置。
【請求項８】
請求項２または３に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記隔壁の内部に形成され前記原料ガスを収容することが可能な空間部と、前記空間部と前記隔壁の外部とを連通させ、前記支持面上に向けて前記原料ガスを供給することが可能な複数の第１のガス供給孔を有する
成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、
前記原料ガスを吐出することが可能な単数または複数の第２のガス供給孔を有し、前記空間部に配置され、前記第２のガス供給孔から前記空間部に前記原料ガスを導入することが可能な配管をさらに有する
成膜装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜装置であって、
前記配管は、
前記複数の第２のガス供給孔を有し、前記空間部に、間隔をあけて配置される複数の分岐配管部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記隔壁は、前記空間部と前記複数の第１のガス供給孔とを加熱するための加熱部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である
成膜装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の成膜装置であって、
前記チャンバ内の周縁を囲むように配置され、前記照射源から照射される前記エネルギ線を前記支持面上へ反射させるための反射部をさらに有する
成膜装置。
【請求項１４】
チャンバ内に被処理基板を配置し、
前記チャンバ内に配置されたガス供給部から、前記被処理基板に向けてエネルギ線硬化樹脂を含む原料ガスを供給することによって、前記被処理基板上にエネルギ線硬化樹脂層を形成し、
前記チャンバ内に、前記被処理基板と対向して配置された照射源からエネルギ線を照射することによって、前記エネルギ線硬化樹脂層を硬化させる
成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６４１８７（Ｐ２０１３−６４１８７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４３４４（Ｐ２０１１−２０４３４４）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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